JP3930869B2 - 半導体パッケージ用アイレットの製造方法及びその製造用プレス金型 - Google Patents

Description

本発明は，半導体パッケージ用アイレットの製造方法，製造用プレス金型，クラッド材及び半導体パッケージ用アイレットに関する。

この種半導体用アイレットとして，例えば表面及び裏面の鉄層とその間の銅層よりなるクラッド材の表面に，例えばＬＤ（レーザーダイオード）等高出力用の半導体チップをマウントしてその放熱を行うヒートシンクを起立配置したものが知られており，半導体チップをマウントしたアイレットには，その面内に表裏を貫通するように透設された透孔に半導体チップのリードを挿通しガラスによって絶縁固定してステムとし，その表面の鉄層に抵抗溶接等によって窒素ガスを封入したキャップを被嵌固定することによって半導体パッケージとして使用するものとされている。

このとき半導体チップの放熱を行なうヒートシンクは，クラッド材をプレスの加圧成形によって形成して表面の鉄層によって被覆された従前のものに代えて，ヒートシンクの鉄層に銅メッキを施し又は鉄層を除去して銅層を露出させることによって，ヒートシンクの放熱効率を可及的高度に確保するようにしたものが提案されており，このとき該鉄層の除去は，クラッド材に予めエッチング又は研磨を施し，若しくはヒートシンク形成後にエッチング又は研磨を施すことによってこれを行なうものとされている。

特開平１１−１８６６４９号公報

クラッド材表面の鉄層を除去することは，高出力用の半導体チップの加熱を防止し，ステムの動作不良や劣化，及び半導体出力の低下を防止する上で有効であるが，一般にアイレットの径は数ｍｍ程度，厚さは１ｍｍ強程度，ヒートシンクの径，高さも１〜１．５ｍｍ程度といったごく小さな微小部品にして，現実には側面に段部や溝を備えた複雑断面形状をなすことも多いことによって，これにエッチングや研磨といった化学的措置や物理的措置を正確に施すことは，理論的には可能であっても，現実には著しく困難であり，従ってヒートシンクの鉄層除去が望まれながらもその実用化は困難な状況にある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，その解決課題とするところは，可及的簡易にして正確に鉄層を除去して量産に適した半導体パッケージ用アイレットの製造方法を提供するにあり，該アイレットの製造に好適に使用し得る半導体パッケージ用アイレット製造用のプレス金型を提供するにあり，該アイレットの製造に使用する半導体パッケージ用アイレット製造用のクラッド材を提供するにあり，また上記製造方法によって製造し，可及的高度な放熱効率を呈する半導体パッケージ用アイレットを提供するにある。

上記課題に添って請求項１に記載の発明は，隆起部形成用金型，隆起部切除用のスライドカッター及びヒートシンク配置用金型とをクラッド材の送り方向に一連に備えた順送乃至トランスファー金型を用い，コイル又はフープとしたクラッド帯材を上記隆起部形成用金型に連続的に供給して隆起部を形成し，スライドカッターによって該隆起部を切除してその鉄層を除去し，ヒートシンク配置用金型によって銅層を帯材の表面から露出するように裏面の鉄層とともに加圧成形し該銅層を塑性変形してヒートシンクを一体成形し，その後にクラッド帯材からアイレットを分離するようにして，アイレットを一連の連続工程によって製造することにより，可及的簡易にして正確に鉄層を除去して量産に適したアイレットの製造方法を提供するように，これを，表面の鉄層，中間の銅層及び裏面の鉄層を重合接合してコイル又はフープとしたクラッド帯材を用いるとともに隆起部形成用金型，隆起部切除用のスライドカッター及びヒートシンク配置用金型をクラッド材の送り方向に備えた順送又はトランスファー金型を用い，上記クラッド帯材を上記隆起部形成用金型に連続的に供給し，該隆起部形成用金型によりクラッド帯材にヒートシンクの断面形状に合せてプレス成形することによってその表面の鉄層より幾分厚い高さの隆起部を形成する隆起部形成工程と，上記スライドカッターによって該隆起部をクラッド帯材の面方向に沿ってその表面と面一に切除することによって上記鉄層をヒートシンクの断面形状よりやや大きめの相似形状乃至類似形状に除去する隆起部切除工程と，上記ヒートシンク配置用金型によって該鉄層の除去部にクラッド帯材中間の銅層をその表面から露出するように裏面の鉄層とともに加圧成形することによって該銅層を塑性変形してヒートシンクを一体成形するヒートシンク成形工程とを一連の連続工程として備えるとともに該成形工程を経たクラッド帯材からアイレットを分離するプレス打抜き工程を備えることを特徴とする半導体パッケージ用アイレットの製造方法としたものである。

請求項２に記載の発明は，半導体パッケージ用アイレットの量産に好適に使用し得るとともにその量産性に適した製造金型を提供するように，これを，表面の鉄層，中間の銅層及び裏面の鉄層を重合接合してコイル又はフープとしたクラッド帯材を連続的に供給してアイレットを一連の連続工程によって製造するに用いるプレス金型であって，上記クラッド帯材をヒートシンクの断面形状に合せてプレス成形することによってその表面の鉄層より幾分厚い高さの隆起部を形成する隆起部形成用金型と，該隆起部をクラッド帯材の面方向に沿ってその表面と面一に切除することによって上記鉄層をヒートシンクの断面形状よりやや大きめの相似形状乃至類似形状に除去する隆起部切除用のスライドカッターと，該鉄層の除去部にクラッド帯材中間の銅層をその表面から露出するように裏面の鉄層とともに加圧成形することによって該銅層を塑性変形してヒートシンクを一体成形するヒートシンク配置用金型とをクラッド帯材の送り方向に備えて順送又はトランスファー金型としてなることを特徴とする半導体パッケージ用アイレットの製造用プレス金型としたものである。

本発明はこれらをそれぞれ発明の要旨として，上記各課題の解決手段としたものである。

本発明は以上のとおりに構成したから，請求項１に記載の発明は，隆起部形成用金型，隆起部切除用のスライドカッター及びヒートシンク配置用金型とをクラッド材の送り方向に一連に備えた順送又はトランスファー金型を用い，コイル又はフープとしたクラッド帯材を上記隆起部形成用金型に連続的に供給して隆起部を形成し，スライドカッターによって該隆起部を切除してその鉄層を除去し，ヒートシンク配置用金型によって銅層を帯材の表面から露出するように裏面の鉄層とともに加圧成形し該銅層を塑性変形してヒートシンクを一体成形し，その後にクラッド帯材からアイレットを分離するようにして，アイレットを一連の連続工程によって製造することにより，可及的簡易にして正確に鉄層を除去して量産に適したアイレットの製造方法を提供することができる。

請求項２に記載の発明は，半導体パッケージ用アイレットの量産に好適に使用し得るとともにその量産性に適したプレス金型を提供することができる。

請求項３に記載の発明は，上記製造方法によって製造し，可及的高度な放熱効率を呈する半導体パッケージ用アイレットを提供することができる。

以下図面の例に従って本発明を更に具体的に説明すれば，Ａは半導体パッケージ，例えば高出力用ＬＤチップをマウントすることによって，例えばＤＶＤ−Ｒ／ＲＷの書込み用ＬＤパッケージ用ステムを構成するために使用するアイレットであり，該アイレットＡは，ヒートシンク２断面形状に合わせてクラッド材１表面に形成した隆起部６をクラッド材１面方向に沿って切除することによってクラッド材１表面の鉄層１ａを部分的に除去し，該鉄層除去部７にヒートシンク２を起立配置したものとしてあり，本例にあってクラッド材１は，表面の鉄層１ａ，中間の銅層１ｂ及び裏面の鉄層１ｃを重合接合することによってコイル又はフープとしたものを使用し，これに所定の加工を施すことによってその表面の鉄層１ａを上記部分的に除去して該部位にヒートシンク２を起立配置したものとしてある。

本例のアイレットＡは，例えば径を５ｍｍ程度，厚さを１ｍｍ強程度とし，図示されるようにそのヒートシンク２を，側面に湾曲面，折曲直線面，凹陥段部等を配置した最大径及び起立高さを１．５ｍｍ程度とした，一般の円形断面，矩形断面等のものとは異形にして複雑断面形状のものとしたものとしてある。

本例にあって上記クラッド材１表面の鉄層１ａの除去は，これを，クラッド材１表面と面一に行なうことによってヒートシンク２をクラッド材１表面から露出して起立配置し，また上記ヒートシンク２を，クラッド材１の上記鉄層１ａ下位に配置した銅層１ｂと一体に形成することによって起立配置したものとしてある。

即ち本例の鉄層１ａ除去は，これをヒートシンク２断面形状に合せてこれより幾分大きめの相似乃至類似の形状をなすようにこれを行い，該表面の鉄層１ａがクラッド材１と面一に存在するも，これがヒートシンク２側に突出することのないフラットな形態とすることによって，ヒートシンク２の全部を完全に，即ちヒートシンク２の上面はもとより，その下端から複雑断面形状の側面全面が完全に露出するように起立配置してあり，このときヒートシンク２を銅層１ｂと一体に形成することによって，好ましい熱伝導率を有する銅製のヒートシンク２が起立方向に露出してその放熱効率を可及的高度に確保し得るようにしてある。

アイレットＡは，隆起部形成工程と，隆起部切除工程と，ヒートシンク配置工程と一連に備えた製造方法によって，一連の連続工程としてこれを製造するものとしてあり，即ち該アイレットＡの製造方法は，上記表面の鉄層１ａ，中間の銅層１ｂ及び裏面の鉄層１ｃを重合接合してコイル又はフープとしたクラッド帯材１を用いるとともに隆起部形成用金型１０，隆起部切除用のスライドカッター２０及びヒートシンク配置用金型３０をクラッド材の送り方向に備えた順送又はトランスファー金型を用い，上記クラッド帯材１を上記隆起部形成用金型１０に連続的に供給し，該隆起部形成用金型１０によりクラッド帯材１にヒートシンク２の断面形状に合せてプレス成形することによってその表面の鉄層１ａより幾分厚い高さの隆起部６を形成する隆起部形成工程と，上記スライドカッター２０によって該隆起部６をクラッド帯材１の面方向に沿ってその表面と面一に切除することによって上記鉄層１ａをヒートシンクの断面形状よりやや大きめの相似形状乃至類似形状に除去する隆起部切除工程と，上記ヒートシンク配置用金型３０によって該鉄層１ａの除去部７にクラッド帯材１中間の銅層１ｂをその表面から露出するように裏面の鉄層１ｃとともに加圧成形することによって該銅層１ｂを塑性変形してヒートシンク２を一体成形するヒートシンク成形工程とを一連の連続工程として備えるとともに該成形工程を経たクラッド帯材１からアイレットＡを分離するプレス打抜き工程を備えるものとしてある。

即ち，アイレットＡは，上記隆起部形成工程と，隆起部切除工程と，ヒートシンク配置工程とを備え，またプレス打抜き工程を備えた上記製造方法によって，これを製造するものとしてあり，本例にあっては上記コイル乃至フープの帯材としたクラッド帯材１をプレス金型に連続的に供給することによって，一連の連続工程としてその製造を行うようにしてあり，該一連の連続工程としてその製造を行うことによって，上記アイレットＡは，ヒートシンク２の鉄層１ａを除去してクラッド材表面から露出して可及的に高度な放熱効率を呈するものとなり，またヒートシンク２を鉄層１ａ下位の銅層１ｂと一体に形成して銅製一体成形のものとしたことによって，上記製造方法によってヒートシンク２の簡易な起立配置と鉄層１ａの正確な除去ができる。従って該製造方法によって製造することによって半導体パッケージ用アイレットＡを高度な放熱効率を有して量産することができる。

該アイレットＡを製造するプレス金型は，上記コイル又はフープとしたクラッド帯材１を連続的に供給してアイレットＡを一連の連続工程によって製造するに用いるものとしてあり，上記クラッド帯材１をヒートシンク２の断面形状に合せてプレス成形することによってその表面の鉄層より幾分厚い高さの隆起部６を形成する隆起部形成用金型１０と，該隆起部６をクラッド帯材１の面方向に沿ってその表面と面一に切除することによって上記鉄層１ａをヒートシンク２の断面形状よりやや大きめの相似形状乃至類似形状に除去する隆起部切除用のスライドカッター２０と，該鉄層１ａの除去部にクラッド帯材１中間の銅層１ｂをその表面から露出するように裏面の鉄層１ｃとともに加圧成形することによって該銅層１ｂを塑性変形してヒートシンク２を一体成形するヒートシンク配置用金型３０とをクラッド帯材１の送り方向に備えて順送又はトランスファー金型，本例にあっては順送金型としたものとしてある。

即ち，本例にあって上記順送金型としたプレス金型は，それぞれの工程に対応して，その隆起部形成用金型１０を，ヒートシンク２断面形状に合わせてクラッド材１表面に隆起部６を形成するために，例えば隆起部形成用ダイ３１と該ダイ３１に対して上下動自在のパンチ１４とを備えて構成した金型とし，隆起部切除用スライドカッター２０は，該隆起部６をクラッド材１面方向に沿って，本例にあってはクラッド材１表面と面一に切除してクラッド材１表面の鉄層１ａを部分的に除去するために，例えばクラッド材１固定用のワーク押え２１と，該ワーク押え２１と連動してクラッド材１送り方向に水平移動自在のカッターパンチ２４とを備えて構成したカッターとし，またヒートシンク配置用金型３０は，これを，該鉄層除去部７にヒートシンク２を起立配置する，本例にあって加圧成形用の，上記隆起部形成用金型１０と同様にヒートシンク形成用のダイ３１と該ダイ３１に対して上下動自在のパンチ３４とを備えた金型としてある。

隆起部形成用金型１０の上記ダイ１１は，本例にあってアイレットＡの外形を画するように，例えば浅い円形の凹陥部１２と該凹陥部１２の面内におけるヒートシンク２位置に配置した隆起部６の形状と同一形状の孔部１３とを備えたものとしてあり，従ってこれを用いた隆起部６の形成は，該ダイ１１にクラッド材１を載置してパンチ１４の上下動でクラッド材１を加圧成形することによって，これを塑性変形することによって，アイレットＡの外形形状を区画するとともにその面内にヒートシンク２断面形状に合せて，本例にあって該断面形状より外形を幾分大きめとする，例えば類似形状の隆起部６を隆起配置するものとしてあり，このとき該隆起部６は，その高さを表面の鉄層１ａの肉厚よりやや厚く，低突出の台形乃至矩形の断面形状を呈するようにその隆起を行うものとし，本例にあって該隆起部６は，表面の鉄層１ａにおける０．１ｍｍ程度の肉厚より幾分厚い０．２乃至０．３ｍｍ程度の高さとなるようにしてある。

隆起部切除用スライドカッター２０のカッターパンチ２４は，ワーク押え２１の上下動を転換した水平動により駆動ピン２３を往復動させることによって，該ワーク押え２１と連動して，両側のガイドプレート２２のスライド案内によって往復動するものとしてあり，従ってこれを用いた隆起部の切除は，該ガイドプレート２２間にクラッド材１を載架して，ワーク押え２１とカッターパンチ２４を作動して，ワーク押え２１による固定状態でカッターパンチ２４の先端刃が隆起部６を切除するようにしてあり，このときカッターパンチ２４の先端刃がクラッド材１表面に摺動乃至近接移動するように設定することによって，本例にあって該隆起部６の切除，即ち鉄層１ａの除去は，これを，クラッド材１表面と面一に行って，隆起部６をその根元部分から完全に除去するとともにその切除を精密にすることできる。

ヒートシンク配置用金型３０のダイ３１は，隆起部形成用のものと同様に浅い円形の凹陥部３２と，該凹陥部３２の面内における上記鉄層除去部７に配置したヒートシンク２の断面形状と同一の上記複雑形状の孔部３３とを備えたものとしてあり，従ってこれを用いたヒートシンク２の形成は，同様に該ダイの上記凹陥部３２に，外形形状を画したクラッド材１を嵌合状に載置してパンチ３４の上下動で加圧成形することによって，該クラッド材１，特にその銅層１ｂを表面から一体に起立させるように塑性変形することによってこれを行うものとしてあり，このとき上記鉄層１ａの除去を，該ヒートシンク２断面形状に合せた相似乃至類似の形状，本例にあってはヒートシンク２より幾分大きめに，これと類似の形状をなすように行うことによって，ヒートシンク２の上面はもとよりその側面にも鉄層１ａが全く残存することなく，ヒートシンク２の全体がクラッド材１表面から完全に露出するようにクラッド材１の銅層１ｂが盛上り状となってこれと一体成形されるに至る。

このようにヒートシンク２を形成したクラッド材１は，ヒートシンク２を形成した後にプレスによる打ち抜き工程により上記帯材から分離してアイレットＡとすればよく，その後に半導体チップ，リード等の実装を行って半導体パッケージ用ステムとすればよい。

図中３はリード挿通用の透孔，４は，本例においてプレスによるヒートシンクの形成時に同時に凹陥形成したフォトダイオード等他の半導体チップ設置用のマウントスペース，５はアイレットＡの位置決め用切欠き部を示す。

図示した例は以上のとおりとしたが，本発明の実施に当って，アイレット，クラッド帯材，隆起部，鉄層除去部，ヒートシンク等の具体的形状，構造，材質，用途，製造方法における隆起部形成工程，隆起部切除工程，ヒートシンク配置工程の具体的手段，製造金型の隆起部形成用金型，隆起部切除用スライドカッター，ヒートシンク配置用金型の具体的構造，これらの相互の関係，これらに対する付加等は，上記発明の要旨に反しない限り様々の形態とすることができる。

アイレットの斜視図である。 アイレットの平面図である。 アイレットの縦断面図である。 隆起部形成用金型の縦断面図である。 クラッド材の隆起部形成状態を示す縦断面図である。 隆起部切除用スライドカッターの縦断面図である。 クラッド材の隆起部切除前の状態を示す縦断面図である。 クラッド材の隆起部切除状態を示す縦断面図である。 ヒートシンク配置用金型の縦断面図である。 ヒートシンク形成状態を示す縦断面図である。

符号の説明

Ａ アイレット
１ クラッド材
１ａ 鉄層
１ｂ 銅層
１ｃ 鉄層
２ ヒートシンク
６ 隆起部
７ 鉄層除去部
１０ 隆起部形成用金型
２０ 隆起部切除用スライドカッター
３０ ヒートシンク配置用金型

Claims (2)

1. 表面の鉄層，中間の銅層及び裏面の鉄層を重合接合してコイル又はフープとしたクラッド帯材を用いるとともに隆起部形成用金型，隆起部切除用のスライドカッター及びヒートシンク配置用金型をクラッド材の送り方向に備えた順送又はトランスファー金型を用い，上記クラッド帯材を上記隆起部形成用金型に連続的に供給し，該隆起部形成用金型によりクラッド帯材にヒートシンクの断面形状に合せてプレス成形することによってその表面の鉄層より幾分厚い高さの隆起部を形成する隆起部形成工程と，上記スライドカッターによって該隆起部をクラッド帯材の面方向に沿ってその表面と面一に切除することによって上記鉄層をヒートシンクの断面形状よりやや大きめの相似形状乃至類似形状に除去する隆起部切除工程と，上記ヒートシンク配置用金型によって該鉄層の除去部にクラッド帯材中間の銅層をその表面から露出するように裏面の鉄層とともに加圧成形することによって該銅層を塑性変形してヒートシンクを一体成形するヒートシンク成形工程とを一連の連続工程として備えるとともに該成形工程を経たクラッド帯材からアイレットを分離するプレス打抜き工程を備えることを特徴とする半導体パッケージ用アイレットの製造方法。
2. 表面の鉄層，中間の銅層及び裏面の鉄層を重合接合してコイル又はフープとしたクラッド帯材を連続的に供給してアイレットを一連の連続工程によって製造するに用いるプレス金型であって，上記クラッド帯材をヒートシンクの断面形状に合せてプレス成形することによってその表面の鉄層より幾分厚い高さの隆起部を形成する隆起部形成用金型と，該隆起部をクラッド帯材の面方向に沿ってその表面と面一に切除することによって上記鉄層をヒートシンクの断面形状よりやや大きめの相似形状乃至類似形状に除去する隆起部切除用のスライドカッターと，該鉄層の除去部にクラッド帯材中間の銅層をその表面から露出するように裏面の鉄層とともに加圧成形することによって該銅層を塑性変形してヒートシンクを一体成形するヒートシンク配置用金型とをクラッド帯材の送り方向に備えて順送乃至トランスファー金型としてなることを特徴とする半導体パッケージ用アイレットの製造用プレス金型。

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